JP4343559B2

JP4343559B2 - 収差測定装置

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Publication number: JP4343559B2
Application number: JP2003061072A
Authority: JP
Inventors: 福之蔵本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP2004273665A; US7161681B2; US20040174535A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、収差測定装置に係り、特に、マスク上のパターンを感光性の基板に転写する投影光学系等の波面収差を測定する収差測定装置に関する。かかる投影光学系は、例えば、半導体素子を製造する際のリソグラフィー工程で使用される。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、マスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い、露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）と短波長化が進められ、今後は、Ｆ_２レーザ（波長約１５７ｎｍ）の使用が有望視されている。
【０００４】
また、投影露光装置では、マスク上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウェハ上に転写することが要求されており、かかる要求に応えるためには、収差を極限に抑えて結像性能に優れた投影光学系を用いることが重要である。以下、図１３乃至図１５を参照して、１９３ｎｍ以下の波長に用いられる光学系の波面収差を測定するための測定原理について説明する。図１３は、従来の収差測定装置１０００の一例を示す概略構成図である。
【０００５】
収差測定装置１０００は、干渉計用の光源として被検光学系ＰＯの露光光源と同様にエキシマレーザ１１００を用いる。しかし、エキシマレーザ１１００は、射出される光束のスペクトルを狭帯域化するために細長い長方形のパターンの強度パターンを有し、共振器の構造上空間的なコヒーレンスも低いため、そのままでは干渉計用の光源として適さない。そこで、これらの条件を緩和するために、エキシマレーザ１１００からの射出光の波面整形を行う波面整形ユニット１１１０を設けている。
【０００６】
波面整形ユニット１１１０は、長方形なパターンを正方形なパターンに変換するためのトーリック光学系と、正方形なパターンに変換した光束を集光するためのレンズと、集光後の拡散光束を再び平行光束に戻すためのレンズと、かかる集光点近傍に配置する空間フィルタから構成される。
【０００７】
波面整形ユニット１１１０によって強度パターンが整えられ、空間コヒーレンスの高められた光束は、ハーフミラー１２００により２つの光路に分岐される。ハーフミラー１２００を透過した光束は、対物レンズ１２１０、被検光学系ＰＯを通過し、球面ミラー１２２０で反射される。球面ミラー１２２０で反射された光束は、同一光路を逆方向に進み、ハーフミラー１２００で反射され、第１の瞳結像レンズ１３１０及び第２の瞳結像レンズ１３２０によってＣＣＤカメラ１４００に被検光として入射する。
【０００８】
一方、ハーフミラー１２００において反射した光束は、折り返しミラー１５１０で光路を折り返された後、参照ミラー１５２０で反射され、再び同一光路を戻りハーフミラー１２００を透過する。ハーフミラー１２００を透過した光束は、第１の瞳結像レンズ１３１０及び第２の瞳結像レンズ１３２０によってＣＣＤカメラ１４００に参照光として入射する。
【０００９】
これらの２光束（即ち、被検光及び参照光）の干渉によりＣＣＤカメラ１４００で干渉縞が検出される。検出した干渉縞から被検光学系ＰＯの波面収差を求める際には、所謂、縞走査法が用いられる。これは、被検光路と参照光路との光路長差を走査した際の複数枚の干渉縞画像から干渉縞の初期位相を算出するものである。かかる光路長差の走査は、参照ミラー１５２０を制御部１６００によってＣＣＤカメラ１４００と同期して駆動する。
【００１０】
ここで、被検光学系ＰＯの波面収差の計測時には、計測時の光源の波長を管理する必要がある。被検光学系ＰＯが色収差を有しているため、計測時の光源の波長に依って測定結果が変化するためである。そこで、制御部１６００は、エキシマレーザ１１００上に設けられた波長計測機構１１２０から測定時の波長を取得している。波長計測機構１１２０は、エタロン等で校正され、その絶対値測定精度の保証はプラチナなどの吸収線を用いて校正することで保証される。また、Ｆ_２レーザにおいては、通常、波長計測機構１１２０を有しておらず、計算値、又は分光器などで計測された測定値を用いている。
【００１１】
なお、図１４に示すように、対物レンズ１２１０をＴＳ（ＴｒａｎｓｍｉｔＳｐｈｅｒｅ）レンズ１７１０に、球面ミラー１２２０をＲＳ（ＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅＳｐｈｅｒｅ）ミラー１７２０に置き換えることで、ＴＳレンズ１７１０の最終面（即ち、ＴＳ面）１７１０ａで反射した光束を参照光として用いることができる。ここで、図１４は、従来の収差測定装置２０００の一例を示す概略構成図である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、干渉計用の光源として優れた連続波光源が存在しない１９３ｎｍ以下の波長において、投影光学系の波面収差の測定に用いる収差測定装置の干渉計用の光源としてエキシマレーザを用いた場合、投影光学系は色収差を有しているため、使用する収差測定装置においては計測波長を高精度に測定する必要があるにもかかわらず、露光装置と同一光源を用いるため、その波長測定精度は十分ではない。また、可干渉距離が短いため、フィゾー型干渉計に代表される光路長差を必要とする高精度な干渉計の校正が選択できない。
【００１３】
更に、エキシマレーザを干渉計用光源として用いた場合、空間コヒーレンス、時間コヒーレンス、指向安定性が不十分であるため、空間コヒーレンスを高めるための空間フィルタを配置すると、低い指向安定性により空間フィルタ透過後の光量の安定性が悪化し、波面の計測精度が悪化する。更に、低い時間コヒーレンスをもたらす太いスペクトル線幅は、被検光学系の色収差によって異なる波面による干渉縞の重ね合わせを引き起こすため、コントラストが低下し、高精度な測定が困難である。また、低い時間コヒーレンスは光路長差のずれにより敏感に干渉縞のコントラストの低下をもたらすため、高精度な被検光学系の測定には不可欠であるシステムに起因する波面誤差、所謂、システムエラーの測定において光学系の配置を変更する必要があり、厳密なシステムエラー測定が不可能である。
【００１４】
また、近年の露光装置の短波長化に伴う被検光学系ＰＯの透過率の低下によって干渉縞のコントラストが低下する問題もある。干渉縞のコントラストの低下は、光源からのレーザ光量の変動等の外乱による波面収差の測定誤差を大きくする。
【００１５】
図１５は、被検光学系ＰＯの透過率による干渉縞のコントラストの変化を示すグラフである。破線は被検光学系ＰＯの透過率が１００％の時の干渉縞で、この時にはコントラストは１００％である。一方、実線は被検光学系ＰＯの透過率が片道で５０％の時の干渉縞である。参照光と被検光の光量が等しくなくなることから、干渉縞のコントラストは８０％程度に悪化している。
【００１６】
また、ＴＳレンズ及びＲＳミラー共に反射率が低い場合には、ＣＣＤカメラにおいて適当な光量を得るために必要な光源の光量が高くなる。即ち、十分な光量出力が得られない光源を干渉計に用いることはできず、十分な光量を得るためには、光源に対して多大な負荷をもたらし、特に、波長変換を利用したパルス光源においては、結晶や光学素子の劣化等、長期的な光源のメンテナンス性を悪化させてしまう。
【００１７】
本発明は、長期的に被検光学系の波面収差を高精度に測定することができる収差測定装置を提供する。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての収差測定装置は、フィゾー干渉計において、被検光学系の露光波長と実質的に同一波長の光束を用いて、前記被検光学系の波面収差を干渉縞として測定する収差測定装置であって、近赤外波長の単一縦モードの連続波光源である注入光源と、単一モードで発振する発振器と、励起光源と、結晶の非線形光学効果を用いた複数段の波長変換ユニットとで構成された光源ユニットを有し、前記光源ユニットは、前記発信器から発した近赤外の波長の光束を、複数段の前記波長変換ユニットを介して、前記露光波長と実質的に同一波長で被検光学系の光路長より長いコヒーレント長を有する光束に変換することを特徴とする。
本発明の別の側面としての露光装置は、上述の収差測定装置で波面収差を測定した前記被検光学系を用いて、マスク上のパターンを被露光体に投影することを特徴とする。
本発明の更に別の側面としての露光装置は、上述の収差測定装置と、マスク上のパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有する露光装置であって、前記収差測定装置で前記投影光学系の波面収差を測定可能であることを特徴とする。
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被露光体を露光するステップと、露光した前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態において明らかになるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての収差測定装置について説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の第１の実施形態を示す収差測定装置の概略構成図ある。
【００２１】
干渉計用の光源は、図１において１乃至４で示される４つのユニットである光源ユニット１乃至４により構成される。時間コヒーレンスの高い光源を得るために注入光源１には近赤外波長の単一縦モードの連続波光源を用いる。発振器２中のレーザ媒質としてはチタンサファイア結晶等が用いられる。また、発振器２中のレーザ媒質を励起するために、レーザ媒質の吸収帯域の波長を有する励起用光源３が用いられる。チタンサファイア結晶は５００ｎｍ付近に吸収帯を有するため、励起用光源３としてはＮｄ３価イオンを利用した、Ｎｄ：ＹＡＧやＮｄ：ＹＬＦなどの赤外光の２倍波を用いる。後の波長変換の効率を高めるために発振器３の出力は尖頭出力を高める必要があるため、励起光源３もＱスイッチ等で尖頭出力を高めたパルス光源を用いる。
【００２２】
励起光源３と注入光源１により、発振器２からは近赤外波長の高尖頭出力且つコヒーレンスの高いパルス光が出力される。高い空間コヒーレンスを得るために、発振器２は単一横モードで発振するように設計する。発振器２からの出力パルスは、波長変換ユニット４に導かれ、結晶の非線形光学効果を用いた複数段の波長変換が行われた後、被検光学系１２の露光波長と同一の波長のパルス光を出力する。
【００２３】
被検光学系１２がＡｒＦエキシマレーザ用の投影レンズである場合には、出力光は１９３ｎｍであり、注入光源１の波長は露光用レーザの中心波長の４倍に設定する。この時、波長変換ユニット４は入射される赤外波長光の１／４の波長のパルス光を出力する様に設計される。
【００２４】
また、被検光学系１２がＦ２エキシマレーザ用の投影レンズの場合には、出力光は１５７ｎｍであり、注入光源１の波長は露光用レーザの中心波長の５倍に設定する。この時、波長変換ユニット４では入射される赤外波長光の１／５の波長のパルス光を出力することになる。
【００２５】
中心波長の設定は、以下で説明する波長校正機構によって高精度に校正された、波長計７５による波長測定値を下に、注入光源１に波長制御を行うことで設定する。
【００２６】
波長計７５には、入射光束を２つに分岐して２光束に光路長差を設け、その光路長差を走査した際に検出される干渉縞の明暗をカウントすることによって計測を行う所謂フリンジスキャン型波長計を用いる。得られる波長測定値は、再現性に関しては０．１ｐｍ以下で十分な精度を有する。一方、エタロンの同一光学系に配置した波長安定化Ｈｅ―Ｎｅレーザによる干渉縞のカウントを行う事による絶対波長の校正は、光路の差異、光学素子の分散、Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長変動等の要因でその保証値は１ｐｍ程度であり十分とはいえない。従って、ヨウ素吸収セル７０を用いて波長校正を行う。
【００２７】
ヨウ素吸収セル７０は、ヨウ素を注入したガスセル７１、ガスセル７１の温度を調整するためのヒータ７２、ガスセル７１透過後の光量を電気信号に変換するための受光素子７３からなる。本実施形態では出力光の波長が１９３ｎｍ、注入光源１はその４倍の波長７７２ｎｍである。注入光源１の波長でヨウ素の吸収を観察するためには５００℃以上の高温にガスセル７１を設定する必要があるが、この温度制御は制御部７にて行われる。このときに生じるヒータ７２の発熱が外部の干渉計に与える影響を防ぐために、恒温チャンバ７４内に配置すると共に、ヨウ素吸収セル７０への入射をファイバ６によって行うことで、物理的に干渉計と離れた場所へと配置する。
【００２８】
ここで、ヨウ素吸収セル７０を用いた波長の校正方法について説明する。受光素子７３で得られるガスセル７１の透過光量信号はＡ／Ｄを通して制御コンピュータ１９にて観察可能である。また、制御コンピュータ１９は同時に波長計７５及び注入光源１にも接続され、波長計７５による波長計測値が取得可能であると共に、注入光源１の波長制御を可能としている。以下、波長制御とは注入光源１に設けられた回折格子等の波長選択素子をＰＺＴなどのアクチュエータで駆動することによる比較的粗い波長制御を称する。
【００２９】
はじめに、制御コンピュータ１９からの指令により、注入光源１の波長を、校正波長帯における最短波長、或いは最長波長に設定する。この時、制御部７から事前にヒータ７２の温度設定の指令を出すことにより、ガスセル７１は十分安定な温度に保たれているとする。
【００３０】
制御部７から、注入光源１に校正波長帯の端までの走掃指令を行う。波長の走掃と同時に、制御部７では波長計７５の測定値を取得し、制御コンピュータ１９ではガスセル７１の透過光量の取得を行う。
波長走掃は、波長を一定量変化させてから一旦静止し、波長計７５による測定を行う作業を繰り返す階段状の走掃でも、直線的に波長を変化させた際の波長計７５の測定値を随時取得する直線状の走掃でもよいが、直線状の走掃の場合には、波長計７５の測定に要する時間を考慮して、波長計測定値と透過光量のデータとの同期を取る必要がある。
【００３１】
次に波長の同定を行う。図２を参照するに、この波長は光源ユニット１乃至４の出力波長において、１９３．３ｎｍから、１９３．４ｎｍの波長に相当する。ここで、図２は、７７３．２ｎｍから７７３．６ｎｍまでのヨウ素の吸収構造を示すグラフである。図３は、７８８．０ｎｍから７８８．２５ｎｍまでのヨウ素の吸収構造を示すグラフである。
【００３２】
また、本実施形態では図３に示すように、光源ユニット１乃至４の出力波長は１９３ｎｍとしているが、基本波の５倍波を出力とする場合には１５７．６０ｎｍから１５７．６５ｎｍの波長に相当するため、以下に述べる方法により１５７ｎｍの波長校正も可能である。
【００３３】
ここで、注入光源１から発する光の波長は近赤外光であることが好ましく、特に700nm〜1000nm、さらに好ましくは750nm〜800nmの範囲内であるのが好ましい。さらに、露光波長の整数倍もしくは露光波長の整数倍に対してプラスマイナス1nmであるのが好ましく、その整数倍は４〜５倍であるのが好ましい。
【００３４】
上記方法により取得される波長計７５の測定値と透過光量信号と、図２のヨウ素吸収構造を比較することにより、透過光量信号に現れる複数の吸収線の絶対波長を同定する。この同定された吸収線位置における波長計７５の測定値を比較することにより、絶対波長の保証された任意の吸収線近傍に注入光源１の波長を移動する事が可能になる。
【００３５】
次に波長計７５の高精度な校正を行う。図２のヨウ素吸収構造から校正を行うための吸収線を選択し、上述方法で得られた、波長計７５の測定値と図２の吸収線の波長値の差分を加えることにより、制御コンピュータ１９より注入光源１に吸収線近傍への波長制御を行う。
【００３６】
波長制御完了後、注入光源１に微小な波長制御を行う。ここで、微小な波長制御とは、注入光源１のレーザ媒質である半導体素子への注入電流を変化させることによって可能な波長制御に比較して高精度な波長制御を意味する。以下、微小な波長制御を光周波数制御と称す。
【００３７】
具体的には、吸収線に固定するためのディザー信号として、光周波数制御により吸収線の線幅程度の振幅で注入光源１の波長を正弦振動させる。この正弦振動は制御部７中に設けられた高精度な発振器からの出力を用いる。制御部７では、正弦振動出力に対しオフセット電圧を加えるための和算回路も設けている。
【００３８】
振動の中心が吸収線と完全に一致している場合には、透過光量のスペクトルは光周波数の振動周波数の偶数次成分のみとなるが、吸収線が光周波数の振動中心からずれた場合には、振動周波数の奇数次成分が発生する。図４によれば、実線が透過光量、鎖線が波長の振動を表し、吸収線と振動中心が完全に一致している場合を示している。ここで、図４は、正弦振動に対する透過光量の様子を示すグラフである。本実施形態では、奇数次成分が最小になるように注入光源１の周波数制御を行うことで、注入光源１の波長と吸収線のロックを行う。奇数次成分の検波には、発振器の出力を参照信号として用いた、透過光量信号からロックイン検出を行えばよい。
【００３９】
ロックイン検出により得られる出力は、所望の時定数を有する積分回路において積分された後、帰還信号として注入光源１の周波数制御、つまりオフセット電圧として用いる。
【００４０】
上述方法によって、注入光源１の波長を吸収線の波長に固定する事が可能になる。この状態で、波長計５による波長計側を行う。注入光源１の波長は長時間の固定が可能なため、測定精度を高めるための平均化が有効であり、より高精度の波長計測が可能である。
【００４１】
得られた波長計測値を下に、光源ユニット１乃至４の出力波長の算出を行う。本実施形態では校正された近赤外の波長計測値を４で割ることにより出力波長の算出が可能である。以上で、一本の吸収線における波長の校正が終了する。
【００４２】
図２に示すように、着目する波長帯域中の吸収線の数が多いため、複数の吸収線を選択し、それぞれの吸収線においての上記方法によって波長校正を行いその結果を直線やあるいは多項式等で回帰分析を行う事によって、更に高精度な波長校正が可能となる。着目する波長が単一の固定波長で且つ吸収線と一致している場合には、単一の吸収線でのみ校正を行えばよい。
【００４３】
校正した結果は、制御コンピュータ１９に保存され、波長計７５の測定値に校正値を加えた校正後の波長値により注入光源１の波長制御を行い、波面計測時の光源波長を保証する。上述した様に波長計７５の測定再現性は高いため、十分高精度な光源波長の波長制御が可能である。
【００４４】
以下、本発明の第２の実施形態について述べる。第１の実施形態では、測定装置における波長校正の例を述べたが、第２の実施形態は基本波長を吸収線に固定することにより波長変換によって得られる出力波長を固定する技術を干渉縞の安定化に利用するものである。
【００４５】
再び図１を参照して、第２の実施形態について説明を行う。
【００４６】
第１の実施形態では、波面形状計測装置における波長校正の例を述べたが、第２の実施形態は基本波長を吸収線に固定することにより波長変換によって得られる出力波長を固定する技術を干渉縞の安定化に利用するものである。図１に示すように、光源ユニット１乃至４から射出した光束はハーフミラー８を透過し、ＴＳレンズ９に入射する。ＴＳ面１０以外のレンズの全ての面は、光源の波長における反射防止膜を施し、ＴＳ面１０には通常コーティングは施さず、表面反射を用いる。光源ユニット１乃至４からの出力が不十分な場合や、被検光学系１２の透過率が低く、干渉縞のコントラストが低下する場合には増反射コーティングを施しても良い。
【００４７】
ＴＳ面１０で反射した光束は、ハーフミラー８で反射され、第１瞳結像レンズ１６及び第２瞳結像レンズ１７を透過してカメラ１８に入射する。以下、この光束を参照光束と称す。
【００４８】
一方、ＴＳ面１０を透過した光束は、一度集光した後、被検光学系１２の像面で集光した後、ＲＳミラー１４で反射される。ＲＳミラー１４としては通常、コーティングは施さず、表面反射を用いるが、ＴＳ面１０同様、被検光学系１２の透過率に応じてアルミコーティング等の高反射コーティングを施しても良いし、Ｓｉ結晶等の光反射率部材から作成しても良い。ＲＳミラー１４で反射された光束は、再び被検光学系１２、ＴＳレンズ９を透過し、ハーフミラー８で反射された後、参照光束と同様にカメラに入射する。以下、この第２の光束を被検光束と称す。カメラ１８では、再び同一光路となった参照光束と被検光束の干渉による干渉縞が得られる。
【００４９】
以上、ＴＳ面１０とＲＳミラー１４により構成される所謂フィゾー干渉計においては、被検光学系１２の光路長にＴＳレンズ９の焦点距離、ＲＳミラー１４の曲率半径を加えた光路長の２倍が、被検光路と参照光路の光路長差として発生する。この値は半導体露光装置用投影レンズの測定の場合、３〜４ｍ程度である。このような長い光路長差の干渉計を構成するためには、光源として上記光路長差においても干渉縞が発生するだけのコヒーレント長と、上記光路長差においても干渉縞が安定するだけの周波数安定性が必要になる。ここで、コヒーレント長は、等しい強度の２光束の干渉による干渉縞のコントラストが５０％に低下するパルス幅に等しいとする。また、周波数安定性と干渉縞の位相の関係は、以下に示す数式１で表される。
【００５０】
【数１】

【００５１】
ここで、ｄｆ：周波数安定性、ｃ：光速、Ｌ：干渉計光路長差、ｄΦ：干渉縞位相である。半導体露光装置用の投影レンズの計測において光源に必要なコヒーレント長は、光路長差の１〜２倍以上であり、必要な周波数安定性は、数ＭＨｚ程度となる。
【００５２】
光源ユニット１乃至４では必要コヒーレント長は満足するが、周波数安定性に関しては満足しない。そのため、別途光周波数安定化を行う。
【００５３】
光周波数安定化を行う際には、上述した理由により出力波長を変動させることが出来ないため、実施形態１とは波長固定の方法が異なる。
【００５４】
注入光源１からファイバで分岐した出力は、電気光学変調素子を透過させる。電気光学素子には別途所望の周波数で電気光学効果を与えるための駆動装置が設けられる。駆動装置ではある変調周波数を基本周波数として、基本周波数より前後に少量の周波数の変動を可能としている。電気光学変調素子を透過後の光束はよく知られているように以下に示す数式２で表される束帯波を生じる。
【００５５】
【数２】

【００５６】
ここで、Ｆ（ｍ）：ｍ次の束帯波の光周波数、Ｆ０：入射光束の光周波数、ｍ：整数の束帯波次数、Ｆｅｏｍ：変調周波数である。変調周波数Ｆｅｏｍとしては、＋１次の束帯波のみヨウ素で吸収させるための条件から、Δｆは吸収線の線幅として、以下に示す数３を満たす必要がある。
【００５７】
【数３】

【００５８】
以下、２次以上の高次の束帯波は光量自体が低いものとして無視する。また、光周波数安定化の為の微小変動、所謂ディザーを加えるために、電気光学変調周波数Ｆｅｏｍにさらにディザー用の変調を加えるため、実際の光周波数は、以下に示す数４となる。
【００５９】
【数４】

【００６０】
ここで、ΔＦｅｏｍは電気光学変調周波数の変動幅を表し、Ｆｄｉｔｈｅｒは波長ディザーの周波数を表す。つまり、束帯波の波長が微小量ΔＦｅｏｍの振幅を持ったディザー周波数Ｆｄｉｔｈｅｒで変動することになる。これらの変調は制御器９に設けられた発振器により高精度に行う。
【００６１】
変調を受けた光束を実施形態１同様、ヨウ素セル７０を透過させる。
吸収線の影響を受けない０、−１次の束帯波の光量はディザーに依らず変動しないため、得られる透過光量は定量のオフセットが加算される点で異なるが、１次束帯波の周波数変動の中心が吸収線と完全に一致している場合には、透過光量のスペクトルは光周波数の振動周波数の偶数次成分のみとなり、吸収線が光周波数の振動中心からずれた場合には、振動周波数の奇数次成分が発生する点は実施形態１と全く同一である。奇数次成分の検波は、ディザー周波数発振器の出力を参照信号として用い、透過光量信号からロックイン検出を行えばよい。本実施形態では、この奇数次成分が最小になるように注入光源１の周波数制御を行うことで、注入光源１の＋１次束帯波を吸収線に固定する。
固定の方法としては、ロックイン検出により得られる出力を、所望の時定数を有する積分回路において積分した後、帰還信号として注入光源１に印加することにより行われる。ロックの為の帰還信号は注入光源自体にかけられるため、結果として注入光源１の周波数安定化が可能となる。
【００６２】
測定時の波長は、実施形態１により校正された波長計７５の測定値を用いても良いし、１次束帯波をロックしている吸収線と、電気光学変調周波数により換算しても構わない。
【００６３】
以上によって、注入光源の波長において周波数安定化が実現するため、波長変換後の出力波長の周波数も安定する。
【００６４】
周波数安定化の結果、十分に安定した干渉縞から波面の算出には、ＴＳレンズ９或いはＲＳミラー１４を走査した際の複数の干渉縞から位相算出を行う、所謂縞走査法を用いればよい。本実施形態では、ＴＳレンズ９は高精度なアクチュエータ上に設けられており、このアクチュエータを制御コンピュータ１９からの指令により駆動させた際の干渉縞を、カメラ１８から取得する事で縞走査法を行う。波面形状の測定精度を向上させる必要がある場合には複数回の走査を行い、干渉縞強度の平均化を行えばよい。この干渉縞強度の平均化にはより多くの測定時間を要するが、帰還信号の積分器の時定数を予め測定時間と同程度に調整しておくことで、測定時間内の干渉縞安定性を保証することが可能である。
【００６５】
ここで図５を参照して、第３の実施形態について説明を行う。ここで、図５は、別の実施形態を示す収差測定装置の概略構成図である。パルス光の周波数安定化は困難であるため、連続波光源である注入光源１を用いて周波数安定化を行う。上記の必要周波数安定性は被検光学系と同一波長における値であるから、注入光源１において周波数安定化を行う場合には、必要安定性の注入光源波長／出力波長倍となる。例えば最終的に波長１９３ｎｍの光束を出力する場合には１ＭＨｚ程度の周波数安定化を行えば良い。
【００６６】
注入光源１から射出する光束をハーフミラー等で分岐し、ファイバ６により外部共振器５に導光する。勿論、ファイバ６を用いずにミラーを用いて光路を引き回しても良いが、外部共振器が光束の入射条件に対して敏感であるためにミラーの振動等の安定性に注意する必要がある。
【００６７】
外部共振器５は、両端に設けられた高反射のミラー５１と、射出側に設けられた検出器５２と、それらを保持する鏡筒５３、及び、入射側の高反射ミラー５１を保持するアクチュエータ５４から構成される。鏡筒は熱的な伸張等の影響を最小限に抑えるため、インバー等の低膨張材により作成され、温度変動、振動等の外乱に対して十分に配慮した環境下に設置される。外部共振器５は所謂エタロンであり、上記１ＭＨｚ程度の周波数安定化を行うために、ＦＳＲ／フィネスで表される周波数分解能は１ＭＨｚ程度以下であることが望ましい。また、アクチュエータ５４はＰＺＴ等を用い、制御部７から共振器長の高精度な操作を可能としている。
【００６８】
検出器５２では、外部共振器５の共振器長と、注入光源１の波長に応じて変動する透過光量が電気信号に変換され、電気信号は制御部７に接続される。
【００６９】
制御部７ではアクチュエータ５４に微小な正弦振動を加えるための精密な発振器２と、発振器出力電圧に定電圧のオフセットを加えるための和算回路を設ける。定電圧のオフセットは、上記微小量の共振器長の振動中心において、外部共振器５の透過光量が最大となるように設定する。このとき、微小な振動の加えられた外部共振の透過光出力は図６のようになる。ここで図６は、周波数安定化を行うための、外部共振器５の共振器長の微小変動と、透過光量を表したグラフである。実線は外部共振器５の透過光量、破線はアクチュエータ５４の位置を示している。よく知られているように、透過光量の最大値がアクチュエータ５４の振動の中心にあるときには、透過光量のスペクトルはアクチュエータ５４の振動周波数の偶数次成分のみとなるが、透過光量の最大値がアクチュエータ５４の振動中心からずれた場合には、振動周波数の奇数次成分が発生する。本実施形態では、この奇数次成分が最小になるように注入光源１の周波数を制御することで周波数安定化を行う。奇数次成分の検波には、発振器２の出力を参照信号として用いた、透過光量信号からロックイン検出を行えばよい。
【００７０】
本実施形態では、注入光源１として半導体レーザを用い、帰還信号によってレーザ媒質である半導体素子への注入電流を変化させることにより、周波数の制御を行う。外部共振器型の半導体レーザを用いる場合には、回折格子等の波長選択素子を駆動させることにより周波数の制御を行っても構わない。
【００７１】
周波数安定化を行う時間が長い場合には、注入光源１の発振器２の熱的なドリフト等により周波数の変動が生じ、帰還信号を入力する注入電流１の変化が大きくなる事で、発振器２の安定性に影響を及ぼすと共に、帰還信号出力の精度悪化にも引き起こす。この影響を避けるために、制御コンピュータ１９は制御部７に接続され、波面測定を開始するたびに、アクチュエータ５４の振動中心において透過光量を最大とするための定電圧オフセット量の更新を行う。
【００７２】
以上で、注入光源１の周波数安定化を行うことが可能となり、結果として出力波長における周波数安定化が実現する。
【００７３】
カメラ１８で測定される干渉縞から、位相を算出するには縞走査法を用いる。被検光路と参照光路の光路長差を変化させるために、ＴＳレンズ９はＰＺＴ等の高精度なアクチュエータ上に設置され、制御コンピュータ１９からの制御によって、カメラ１８と同期して光路長差の異なる複数の干渉縞の画像を測定可能としている。複数の干渉縞画像から位相を算出する計算方法としてはＺｙｇｏ社の１３バケットアルゴリズムが良く知られている。通常、一回の縞走査では波面の測定精度が不十分のため、複数回の縞走査を行うことで波面の測定精度を高める。
【００７４】
具体的な測定方法について、図７を用いて説明する。ここで、図７は、複数回の縞走査からの位相の算出方法を表す概略図である。実線１５０はアクチュエータ１５４の駆動量を示しており、図７では６回の縞走査を行い、得られるバケット数×縞走査数の複数枚の干渉縞画像は制御コンピュータ１９に保存される。複数回の縞走査終了後、同一光路長差の縞走査回数枚の干渉縞画像に対し、矢印１５１で表される干渉縞画像の平均化を行う。結果として得られるバケット数枚の平均化干渉縞画像１５３を用いて、矢印１５２で表される波面算出を行う。波面算出は、位相回復と位相接続によってなされる。この場合、１回の測定に対し、波面算出が一回で済むため高速な測定を行う事が可能である。
【００７５】
ここで、測定方法において必要となる複数回の縞走査に要する時間における干渉縞安定性は、制御部７の帰還信号に対する積分回路の時定数を、複数回の縞走査に要する時間程度に設定する周波数安定化によって保証されているため、高精度な波面形状計測が可能である。
【００７６】
図８を参照して、本発明に係る第４の実施形態について説明する。ここで、図８は、別の実施形態を示す収差測定装置の概略構成図である。実施形態１において説明したように、注入光源１、発振器２、励起光源３と波長変換ユニット４によって被検光学系１２の露光波長と同一波長の光束が作成される。
【００７７】
光源ユニット１乃至４により発生する光束は、光路長差の１〜２倍程度のコヒーレント長を有しているため１／２程度の光路長差がある場合でも十分なコントラストの干渉縞を得る事ができる。
【００７８】
本実施形態においては光路長差が被検光路の光路長の半分程度であるため、式１より、周波数安定性が及ぼす影響は実施形態１の１／２程度である。しかし、縞走査回数が多い時には、光源ユニット１乃至４の周波数変動による干渉縞変化が無視できないため、以下の波面算出方法を行う。
【００７９】
図９は、第４の実施形態において、複数回の縞走査から波面を高精度に算出する方法を示す概略図である。実施形態３と同様、複数回の縞走査を行い、バケット数×縞走査数枚の干渉縞画像を制御コンピュータ１９に保存する。複数回の縞走査終了後、各縞走査ごとに矢印１５２ａで表される波面算出を行い、縞走査回数毎の波面形状１５５ａを得る。この場合、それぞれの波面算出に用いられる縞走査に要する時間は十分に短いため、干渉縞変化の影響は無視できる。こうして得られた波面形状１５５ａを矢印１５１ａで表される平均化を行うことで、高精度な波面形状測定を可能としている。
【００８０】
また、システムエラーの計測を行う際にはＲＳミラー１４を、その曲率中心がＴＳレンズ９の焦点１１に一致するように配置して計測を行う。参照光路の光路長を被検光路の半分程度に設定しているため、参照ミラー２２の位置を変えて、被検光路の光路長差を調整すること無しで、被検光学系測定時のコントラストと同程度な干渉縞により波面計測が行える。この結果、システムエラー計測と被検光学系測定時においてシステムの有する波面が一致し、高精度なシステム除去が可能になる。
【００８１】
図１０を参照して、本発明に係る第５の実施形態について説明する。ここで、図１０測定装置の別の実施形態である。高反射ＲＳミラー１４は通常のアルミコーティングにＭｇＦ２等の増反射コーティングを加えたものを使用する。この高反射ＲＳミラー１４による反射率は９０％程度である。コーティングによる面精度の悪化を避ける場合には、シリコン結晶等を材質とするＲＳミラー１４を使用すればよい。シリコン結晶を用いた場合の反射率は波長１９３ｎｍにおいて６０％程度である。
【００８２】
ここで、増反射ＴＳ面１０の反射率の決定方法について説明する。
増反射ＴＳ面１０の反射率は、被検光路の光量と参照光路の光量が等しくなる条件から決定する。実際には、被検光路の光量は増反射ＴＳ面１０と高反射ＲＳ面の間で生じる多重干渉の影響を受けるがこの効果は無視する。この時、増反射ＴＳ面の反射率は、被検光学系１２の透過率、ＲＳミラー１４の反射率を用いて数５により決定される。
【００８３】
【数５】

【００８４】
ここで、ＲＴＳは増反射ＴＳ面１０の反射率、Ｔは被検光学系１２の透過率、ＲＲＳは高反射ＲＳミラー１４の反射率を表す。
【００８５】
被検光学系１２の透過率を、５０％とすると、高反射ＲＳミラー１４の反射率は９０％であるから、式１より、増反射ＴＳ面の反射率は１６％となる。
１６％の反射膜は酸化物を用いた３層の増反射膜により作成可能である。勿論、その他の膜数や材量により、所望の反射率を実現しても良い。
高反射ＲＳミラー１４で反射された光束は、再び被検光学系１２、ＴＳレンズ９を透過し、ハーフミラー８で反射された後、参照光束と同様にカメラ１８に入射する。以下、この第２の光束を被検光束と称す。
【００８６】
カメラ１８上では、上記参照光束と上記被検光束の干渉の結果、上記参照光束と上記被検光束の光路長差に応じた干渉縞が観察される。
【００８７】
干渉縞から波面形状を測定する際には、従来のフィゾー型干渉計と同様に、ＴＳレンズ９或いはＲＳミラー１４を光軸方向に走査させた際の複数の干渉縞から位相を算出すればよい。
【００８８】
図１１に干渉縞強度を示す。実線が本実施形態の値である。比較のために従来の５％程度の反射率のＴＳ面１０、ＲＳ面を用いた場合の干渉縞強度を破線で示した。干渉縞のコントラストと、干渉縞の強度が従来に比べて向上している事が分かる。
【００８９】
干渉縞のコントラストは従来例が６５％なのに対して、本実施形態では９０％となるとともに、従来のフィゾー型干渉計に必要な光量に比較して１／７倍程度の光量で測定が可能となる。
【００９０】
図１０には記載していないが、高反射ＲＳミラー１４は、高精度なＰＺＴ等のアクチュエータを設けており、高反射ＲＳミラー１４を走査した際の干渉縞の変化から、被検光学系１２の波面を測定することが可能となる。また、このアクチェータのストロークは縞走査時に必要なストロークに加えて、一波長分以上の光路長差を発生させるストロークを走査可能である。
【００９１】
ところで、増反射ＴＳ面１０と、高反射ＲＳミラー１４の両方の反射率が高い時には、光束が両者の間で閉じ込められ、多重干渉が顕著となる。つまり、光路長差が波長の整数倍のところはより強めあい、それ以外はより弱めあうという、所謂エタロンの効果である。この結果、縞走査時の強度変調は理想的なＳｉｎ関数からずれを生じ、これは上記位相算出の際に誤差を引き起こす。通常の単一縦周波数連続波光源では、コヒーレント長が光路長差に比較し十分に長いため、この強度変調がＳｉｎ関数からずれる事による位相算出誤差は無視できないが、コヒーレンス長と光路長差が同程度のパルス光源を用いる場合には、多重干渉時の可干渉性自体が低く影響は小さくなる。
【００９２】
波長が１９３ｎｍ以下の場合には、可干渉性の高い光源を実現すること自体が困難であり、その結果多重干渉による効果が小さいと同時に光源から出力される光量もそれ以上の波長の光源に比較して少ないため、特に有利となる。
また、上記位相誤差は、算出する初期位相と強度変調のＳｉｎ関数からのずれ具合にのみ依存する量である。そのため、増反射ＴＳレンズ１０或いは高反射ＲＳミラー１４の走査の初期位置をずらしながら一波長分の複数回測定を行い、得られた複数回の波面形状計測結果を平均することにより、上記位相算出誤差を補正することが可能になる。
【００９３】
上記補正を行うための、本実施形態における縞走査のためのＰＺＴ駆動を図１２に示す。合計８回の３／２波長の光路長差に相当するＰＺＴ走査を行い、それぞれの走査において初期位置を光路長差にして１／８波長ずつシフトしている。このそれぞれの走査から位相を算出し、それぞれの位相算出結果の平均化を行う事により上記位相算出誤差の補正が可能となる。
【００９４】
以下、図１６を参照して、本発明の例示的な露光装置９００について説明する。ここで、図１６は、露光装置９００の概略ブロック図である。露光装置９００は、図１６に示すように、回路パターンが形成されたマスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）９２０を照明する照明装置９１０と、プレートを支持するステージ９５０と、照明された回路パターンをプレート９４０に投影する投影光学系９３０とを有する。
【００９５】
露光装置９００は、例えば、ステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式でマスク９２０に形成された回路パターンをプレート９４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップアンドスキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップアンドスキャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。「ステップアンドリピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。
【００９６】
照明装置９１０は、転写用の回路パターンが形成されたマスク９２０を照明し、光源部９１２と照明光学系９１４とを有する。
【００９７】
光源部９１２は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ_２レーザなどを使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザを使用すれば固体レーザ間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部９１２にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部９１２に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００９８】
照明光学系９１４は、マスク９２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系９１４は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。かかる照明光学系９１４のレンズなどの光学素子に本発明の収差測定装置で測定された光学素子を使用することができる。
【００９９】
マスク９２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク９２０から発せられた回折光は投影光学系９３０を通りプレート９４０上に投影される。プレート９４０は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありレジストが塗布されている。マスク９２０とプレート９４０とは共役の関係にある。スキャナーの場合は、マスク９２０とプレート９４０を走査することによりマスク９２０のパターンをプレート９４０上に転写する。ステッパーの場合は、マスク９２０とプレート９４０を静止させた状態で露光が行われる。
【０１００】
投影光学系９３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方法の分散が生じるように構成したりする。かかる投影光学系９３０のレンズなどの光学素子に本発明の収差測定装置により測定された光学素子を使用することができる。
【０１０１】
プレート９４０にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【０１０２】
ステージ９５０は、プレート９４０を支持する。ステージ９５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ９５０は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート９４０を移動することができる。マスク９２０とプレート９４０は、例えば、同期走査され、ステージ９５０と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザ干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ９５０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系９３０は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【０１０３】
露光において、光源部９１２から発せられた光束は、照明光学系９１４によりマスク９２０を、例えば、ケーラー照明する。マスク９２０を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系９３０によりプレート９４０に結像される。露光装置９００が使用する照明光学系９１４及び投影光学系９３０は、本発明によるかかる照明光学系９１４のレンズなどの光学素子に本発明の収差測定装置で測定された光学素子を含んで紫外光、遠赤外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【０１０４】
次に、図１７及び図１８を参照して、上述の露光装置９００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【０１０５】
図１８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置９００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【０１０６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【０１３６】
【発明の効果】
長期的に被検光学系の波面収差を高精度に測定することができる収差測定装置を提供することを例示的目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す収差測定装置の概略構成図ある。
【図２】図１に示す測定装置の吸収線を１９３ｎｍの４倍の波長付近のヨウ素とした場合のグラフである。
【図３】図１に示す測定装置の吸収線を１５７ｎｍの５倍の波長付近のヨウ素とした場合のグラフである。
【図４】図１に示す測定装置の波長をディザー振動させた際の透過光量のグラフである。
【図５】本発明の別の実施態様を示す収差測定装置の概略構成図である。
【図６】図５に示す測定装置の外部共振器の共振器長の微小変動と、透過光量を表すグラフである。
【図７】図５に示す測定装置の複数回の縞走査からの位相の算出方法を表す概略図である。
【図８】本発明の別の実施形態を示す収差測定装置の概略構成図である。
【図９】図８に示す測定装置の複数回の縞走査からの位相の算出方法を表す概略図である。
【図１０】本発明の別の実施形態を示す収差測定装置の概略構成図である。
【図１１】図１０に示す測定装置の干渉縞強度を表すグラフである。
【図１２】図１０に示す測定装置の光路長差の変化を表すグラフである。
【図１３】従来の測定装置を示す概略構成図である。
【図１４】図１３に示す測定装置の別の実施形態の概略図である。
【図１５】図１３に示す測定装置における干渉縞強度を表したグラフである。
【図１６】本発明の一側面としての露光装置の概略ブロック図である。
【図１７】本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１８】図１７に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１注入光源
２発振器
３励起用光源
４波長変換ユニット
５外部共振器
６ファイバ
７制御部
９ＴＳレンズ
１２被検光学系
１４ＲＳミラー
１９制御コンピュータ
５１ミラー
５２検出器
５３鏡筒
５４アクチュエータ
７０ヨウ素吸収セル
７１ガスセル
７２ヒータ
７３受光素子
７４恒温チャンバ
７５波長計

Claims

フィゾー干渉計において、被検光学系の露光波長と実質的に同一波長の光束を用いて、前記被検光学系の波面収差を干渉縞として測定する収差測定装置であって、
近赤外波長の単一縦モードの連続波光源である注入光源と、単一モードで発振する発振器と、励起光源と、結晶の非線形光学効果を用いた複数段の波長変換ユニットとで構成された光源ユニットを有し、
前記光源ユニットは、前記発信器から発した近赤外の波長の光束を、複数段の前記波長変換ユニットを介して、前記露光波長と実質的に同一波長で被検光学系の光路長より長いコヒーレント長を有する光束に変換することを特徴とする収差測定装置。
前記波長変換ユニットは、前記発信器から発する光束の波長を実質的に４分の１倍又は実質的に５分の１倍にすることを特徴とする請求項１記載の収差測定装置。
前記波長変換ユニットに発生する複数の波長のいずれかの波長において波長校正を行うことによって前記露光波長と同一波長の光束の波長校正を行うことを特徴とする請求項１記載の収差測定装置。
前記波長校正を行う波長は、前記露光波長の４倍又は５倍の近赤外光を用いることを特徴とする請求項３記載の収差測定装置。
前記波長校正を行う波長の光束は、連続波であることを特徴とする請求項３記載の収差測定装置。
前記波長校正を行う波長において吸収特性を有するガスセルを更に有し、
前記ガスセルを透過した前記波長校正を行う波長の光束の透過光量から前記波長校正を行うことを特徴とする請求項３記載の収差測定装置。
波長変換前の前記近赤外光の波長において吸収特性を有するガスセルを更に有し、
前記ガスセルを透過した前記近赤外光の透過光量が最小になるように前記近赤外光の周波数を制御することを特徴とする請求項１記載の収差測定装置。
前記波長変換ユニットに発生する複数の波長のいずれかの波長の光束に対して位相変調を行うことによって発生する束帯波を用いて波長校正を行うことを特徴とする請求項１記載の収差測定装置。
前記束帯波の波長において吸収特性を有するガスセルを更に有し、
前記ガスセルを透過した前記束帯波の透過光量が最小になるように前記近赤外光の周波数を制御することを特徴とする請求項８記載の収差測定装置。
波長変換前の前記赤外光の周波数を安定させる周波数安定手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の収差測定装置。
周波数を安定させる前記近赤外光の波長は、前記露光波長の４倍又は５倍であることを特徴とする請求項１０記載の収差測定装置。
前記近赤外光は、連続波であることを特徴とする請求項１０記載の収差測定装置。
前記周波数安定手段は、前記近赤外光が透過する共振器を有し、
前記共振器を透過した前記近赤外光の光量の変化から前記近赤外光の周波数の変化量を算出すると共に、前記変化量に基づいて前記発信器に帰還制御を行う制御手段を更に有することを特徴とする請求項１０記載の収差測定装置。
請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の収差測定装置で波面収差を測定した前記被検光学系を用いて、マスク上のパターンを被露光体に投影することを特徴とする露光装置。
請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の収差測定装置と、マスク上のパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有する露光装置であって、
前記収差測定装置で前記投影光学系の波面収差を測定可能であることを特徴とする露光装置。
請求項１４又は１５記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光するステップと、
露光した前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイスの製造方法。